CN1287005C - 潜艇的表面防腐方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种潜艇表面防腐的工艺方法，用该工艺方法处理的潜艇表面具有极强的抗海水腐蚀能力和极强的抗海洋寄生物侵蚀能力，可满足常规潜艇和核动力潜艇的长期使用。该工艺利用潜艇整体的良好密封性能，采用了潜艇整体表面镍—铬—磷复合镀的方法，不仅使潜艇表面的抗腐蚀性大大提高，而且增强了潜艇表面的强度、硬度，提高了潜艇的可靠性和战斗力。
Description
技术领域：常规潜艇和核动力潜艇在现代化战争中的作用日益增大，尤其是现代战争使潜艇已成为现代化海军不可缺少的装备，也是一个国家海军军事实力的象征。该项目属于国防现代化建设领域。
背景技术：由于潜艇长期潜入海平面以下工作。潜艇表面长期受到海水的腐蚀和海洋寄生物的侵蚀，潜艇外壳多为优质合金结构钢焊接而成，表面应力、成份差异、海水、海洋寄生物以及巨大海水压力的共同作用下潜艇表面很容易被腐蚀，影响潜艇使用寿命，甚至直接危及潜艇的安全。为此潜艇的表面防腐成为世界各国潜艇制造业的一项急需解决的课题。解放军总装备部领导也非常重视潜艇表面的防腐研究。由于潜艇外形的曲率变化大，国内外潜艇的表面防腐基本都是采用表面涂料的方法。虽然不同种类的涂料提高了潜艇表面的防腐能力，但与潜艇表面的防腐要求还相差甚远。
发明内容：本发明提出一种潜艇表面防腐蚀新的工艺方法。本发明的目的是这样实现的，对潜艇进行整体镍—铬—磷复合镀。潜艇是一个封闭非常好的整体，为潜艇表面整体复合镀提供了良好的条件。众所周知金属镍是抗海水腐蚀最好的金属材料，任何一种化学涂料都不如金属镍的抗海水腐蚀能力强，为提高镀镍层的强度、硬度、抗腐蚀能力，采用Ni-Cr-P复合镀的方法，在潜艇整体表面镀一层0.02～0.2mm的Ni-Cr-P复合层，其抗腐蚀能力大为增强。
具体实施方法为：
1、建造一个2～3倍于潜艇的封闭容器，容器内表面为工业搪瓷或不锈钢，容器用四个支点将潜艇置于容器空间中部，容器四周有若干个喷头，喷嘴向一个方向倾斜使喷出的液体在容器中流动，液体喷入容器的量与流出口流量相等，在高压水泵的作用下，流出的液体返回到喷头，实现液体循环。
2、将潜艇表面作除锈处理，用重量百分比为10％的稀盐酸溶液除锈。
3、用常规的喷砂方法进行喷砂处理，进一步除去潜艇的锈蚀、污迹。
4、配制Ni-Cr-P复合镀液体，具体成份的重量百分比为：
(1)NiSO4·6H2O 15～25％；
(2)CrSO4·4H2O 10～20％；
(3)NaH2PO2·H2O 15～25％；
(4)Na3C6H5O7 5～15％；
(5)NaC2H3O2 10～20％；
(6)CH2(NH2)COOH 5～15％。
用纯水将PH值调至3.8加热温度为80-85℃。
5、利用水泵将镀液从不同角度喷向潜艇，使镀液充满容器，在喷射的作用下，镀液在潜艇表面流动。根据镀层的厚度要求控制液体喷射循环流动的时间，或者根据镀液的镍离子浓度变化计算出潜艇表面的镀层厚度，当达到厚度要求时，停止喷射，将镀液从容器中放出。
6、测量潜艇表面的Ni-Cr-P复合层厚度，和Ni-Cr-P成份含量，控制P重量百分比含量为9％，Cr重量百分比含量为4％，其余为Ni。
7、在对潜艇复合镀时，同时放一块与潜艇表面材料相同的试块，对试块表面镀层进行物理、化学抗腐实验，以推断潜艇表面的复合镀效果。
我们对四种优质钢材作了表面Ni-Cr-P复合镀实验，证明其抗海水腐蚀效果极佳(见表1)。
表1：四种钢材在不同介质中的腐蚀情况，63％H2SO4溶液，5摩尔KOH溶液，在海水中放入60天。
| 材料 | 优质碳素钢 | 合金结构钢 | 优质合金结构钢 | 耐压钢 |
| H2SO4 | 极严重 | 极严重 | 极严重 | 极严重 |
| KOH | 极严重 | 极严重 | 极严重 | 极严重 |
| 海水 | 有锈蚀 | 有锈蚀 | 有锈蚀 | 有锈蚀 |
表2：表1中四种钢材经过Ni-Cr-P复合镀后，在不同介质中的抗腐蚀情况
| 材料 | H2SO4 | KOH | 海水 |
| Ni-Cr-P复合镀 | 优良 | 优良 | 极强 |
中性盐雾实验表明，碳素钢表面镀为30μm的N-Cr-P复合层，其中P重量百分比含量为9％，Cr重量百分比含量为3.6％，Ni重量百分比含量为87.4％，经3000小时表面未见腐蚀。
附图说明：电加热镀N-Cr-P液池将镀液通过高压水泵传送到容有潜艇的密封容器中，通过容器四周若干个喷头，喷嘴向一个方向倾斜使喷出的液体在容器中流动，液体喷入容器的量与流出口流量相等，再通过回流阀到电加热镀池中，实现液体循环。
具体实施方式：
对模拟潜艇进行表面抗腐蚀处理：
(1)模拟潜艇体积1m3；
(2)模拟潜艇外壳材质：40CrMnTi；
(3)模拟潜艇外壳材质厚度及处理8mm，调质处理；
(4)表面处理容器，体积3m3，不锈钢制成，在容器中设有36个喷嘴。
(5)模拟潜艇表面处理(模拟潜艇外形与潜艇外形相同)；
①除锈，用稀盐酸将合金材料表面锈蚀除去；
②用普通喷砂的方法进一步除锈除污迹。
(6)镀液的配制：
①选用分析纯NiSO4·6H2O 2.5kg；
②选用分析纯CrSO4·4H2O 2kg；
③选用分析纯NaH2PO2·H2O 2kg；
④选用分析纯Na3C6H5O7 1.5kg；
⑤选用分析纯NaC2H3O2 1kg；
⑥CH2(NH2)COOH 1kg。
用纯水将上述10kg化合物调至PH值3.8为至，在镀液池中将镀液加热，温度升至82℃。
(7)将模拟潜艇用四个支点支起至容器中央，同时放置试块若干块。
(8)开启循环水泵，镀液从喷嘴喷出，充满容器后，水泵继续运行，镀液在容器中循环流动。
(9)经过30分钟、1h、1.5h、2h……分别取出试块，测量镀层厚度，取30μm左右，停止反应，将镀液放出。
(10)对试块和模拟潜艇表面镀层进行分析，结果如下：
①镀层厚度30μm；
②镀层含P量9.2％；
③镀层含Cr量3.6％；
④镀层密度7.92g/cm3；
⑤熔点890℃；
⑥镀层硬度HV520。
将试块380℃加温，经6h处理，硬度值达到HV1000以上。
⑦镀层抗腐蚀试验：
在中性盐雾中3000小时，未发现锈蚀。
Claims (2)
1、一种潜艇表面防腐处理的工艺方法，其特性在于：
1)建造一个2-3倍于潜艇的封闭容器，容器内表面为工业搪瓷或不锈钢，容器用四个支点将潜艇置于容器空间中部，容器四周有若干个喷头，可喷入液体并装有液体循环系统；
2)将潜艇表面作防锈处理，用重量百分比为10％的稀硫酸溶液除锈；
3)用常规的喷砂方法进行喷砂处理，进一步除去潜艇的锈蚀、污迹；
4)配制Ni-Cr-P复合镀液体，具体成份的重量百分比为：
(1)NiSO4·6H2O 15～25％；
(2)CrSO4·4H2O 10～20％；
(3)NaH2PO2·H2O 15～25％；
(4)Na3C6H5O 75～15％；
(5)NaC2H3O2 10～20％；
(6)CH2(NH2)COOH 5～15％；
用纯水将PH值调至3.8，将镀液温度升至80～85℃；
5)利用水泵通过喷头将镀液从不同角度喷向潜艇，使镀液充满容器，在喷射的作用下，镀液在潜艇表面流动，根据镀层的厚度要求控制液体喷射循环流动的时间，或者根据镀液的镍离子浓度变化计算出潜艇表面的镀层厚度，当达到厚度要求时，停止喷射，将镀液从容器中放出；
6)测量潜艇表面的Ni-Cr-P复合层厚度，及P重量百分比含量为9％，含Cr重量百分比为4％，其余为Ni；
7)在对潜艇复合镀时，放一块与潜艇表面材料相同的试块，对试块表面镀层进行物理、化学抗腐实验，以推断潜艇表面的复合镀效果。
2、根据权利要求1所述的潜艇表面防腐处理的工艺方法，其特性在于步骤4)为：
(1)NiSO4·6H2O 25％；
(2)CrSO4·4H2O 20％；
(3)NaH2PO2·H2O 20％；
(4)Na3C6H5O7 15％；
(5)NaC2H3O2 10％；
(6)CH2(NH2)COOH 10％；
用纯水将PH值调至3.8，将镀液温度升至80～85℃。
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